JP5581870B2 - 空気入りタイヤの製造方法および空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、インナーライナゴム部材を有する空気入りタイヤの製造方法および空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤの耐久性は、車両の安全性を確保する上で重要な要素である。例えば、空気入りタイヤでは、走行中に交差ベルト層等がお互いに剥離するベルトセパレーションが生じてタイヤが破損することがないように、交差ベルト層に用いるベルトコートゴム等のゴム部材の特性の劣化（例えば、破断強度の劣化）を抑制することが望まれている。
ゴム特性の劣化の原因の１つとして、タイヤ空洞領域内に充填された空気の酸素がインナーライナゴム部材を透過して、コーティングゴム層等のゴムを酸化してゴム部材のゴム特性を劣化させる。また、インナーライナゴム部材を透過した酸素がビード部に配される各ゴム部材を酸化し、ゴム特性を劣化させる。
このため、インナーライナゴム部材には、空気の透過率が低いブチルゴムあるいは熱可塑性エラストマーが用いられる。インナーライナゴム部材にブチルゴムが用いられる場合、インナーライナゴム部材として用いられる前のゴムシート部材を作製する段階で、加工性を確保するためにオイルが充填される。

例えば、再生ゴムを利用して、加工性、加硫後のガスバリヤー性、破断特性などの特性に優れた、タイヤのインナーライナゴム部材を形成するのに有用なゴム組成物、さらには、上記ゴム組成物において、ＪＩＳ Ｋ６２２９によるアセトン抽出量が１５重量％以下であるインナーライナ用ゴム組成物も知られている（特許文献１）。ＪＩＳ Ｋ６２２９によるアセトン抽出量を１５重量％以下とすることで、インナーライナ用ゴム組成物の空気透過性の増大が抑制される、とされている。

特開２００７−３２０９９２号公報

しかし、ＪＩＳ Ｋ６２２９によるアセトン抽出量が１５重量％以下、例えば、１１〜１２重量％であるインナーライナ用ゴム組成物をインナーライナゴム部材に用いた場合、ゴム部材としての加工性を満足しつつ、空気透過性をある程度満足するが、必ずしも空気入りタイヤの耐久性が向上しない場合もある。

そこで、本発明は、インナーライナゴム部材を有し、ゴムの酸化劣化に起因する耐久性の低下を抑制した空気入りタイヤを効率よく作製することができる空気入りタイヤの作製方法、およびゴムの酸化劣化に起因する耐久性の低下を抑制した空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、空気入りタイヤを製造する方法である。当該方法は、
ブチルゴムを用いてインナーライナゴム部材を作製する第１工程と、
前記インナーライナゴム部材を用いて、未加硫タイヤを成形する第２工程と、
前記未加硫タイヤを加硫する第３工程と、
前記第２工程前の前記インナーライナゴム部材あるいは、前記第３工程後の加硫済みタイヤのインナーライナゴム部材に含まれるオイルを除去する第４工程を有する。

前記第３工程後の加硫済みタイヤのインナーライナゴム部材に含まれるオイルを除去するとき、前記第４工程は、前記加硫済みタイヤの空洞領域に不活性ガスを充填して前記加硫済みタイヤをタイヤ空洞領域の側から２００ｋＰａ〜１５００ｋＰａの範囲で加圧する工程を含む、ことが好ましい。

さらに、前記加硫済みタイヤを加圧するとき、７０℃以下の範囲雰囲気で加熱処理を行う、ことが好ましい。

また、前記第２工程前の前記インナーライナゴムに含まれるオイルを除去するとき、前記第４工程は、７０℃以下の温度範囲内で加熱処理を行う工程を含む、ことが好ましい。

さらに、前記第２工程前の前記インナーライナゴムに含まれるオイルを除去するとき、前記第４工程は、脱脂作用を持つ液体に浸すことにより、オイルを除去する工程を含む、ことが好ましい。

本発明の他の一態様は、上述した空気入りタイヤの製造方法を用いて製造された空気入りタイヤであって、前記インナーライナゴム部材からオイルが除去されることにより、前記加硫済みタイヤの前記インナーライナゴム部材の、ＪＩＳ Ｋ６２２９におけるアセトン抽出量が、前記インナーライナゴム部材において１０重量％未満に調整されている。

上述の態様の空気入りタイヤの作製方法によれば、インナーライナゴム部材を有し、ゴムの酸化劣化に起因する耐久性の低下を抑制した空気入りタイヤを効率よく作製することができる。また、上述の態様の空気入りタイヤは、ゴムの酸化劣化に起因する耐久性の低下を抑制することができる。

本実施形態の重荷重用空気入りタイヤのタイヤセンターラインから右半分のタイヤ断面を示すタイヤ半断面図である。 第１インナーライナゴム部材におけるアセトン抽出量とタイヤの空気圧低下率（％／月）の関係の一例を示す図である。 本実施形態の空気入りタイヤの製造方法の一例のフローを示すフローチャートである。 図３に示すフローのうち、インナーライナゴム部材のオイル除去の一例を説明する図である。 本実施形態の空気入りタイヤの製造方法の他の例のフローを示すフローチャートである。

以下、本発明の空気入りタイヤの製造方法および空気入りタイヤを詳細に説明する。
図１は、本実施形態の重荷重用空気入りタイヤのタイヤセンターラインＣＬから右半分のタイヤ断面を示すタイヤ半断面図である。
タイヤ１０の「重荷重用」とは、JATMA YEAR BOOK 2008（日本自動車タイヤ協会規格）のＣ章に定められるタイヤをいう。本実施形態は、重荷重用空気入りタイヤであるが、JATMA YEAR BOOK 2008（日本自動車タイヤ協会規格）のＡ章に定められる乗用車用タイヤあるいはＢ章に定められる小型トラック用タイヤであってもよい。

タイヤ１０は、図１に示されるように、スチールベルト部材１２、カーカス部材１４、ビード部材１６を構造材として含み、トレッドゴム部材１８、サイドゴム部材２０、ビードフィラーゴム部材２２、インナーライナゴム部材２４、リムクッションゴム部材２６が配されている。この他に、タイヤ１０は、有機繊維あるいはスチールコードを有するビード補強材２８、ベルトエッジ補強材３０、ベルトエッジゴム部材３２等を有する。
タイヤ１０は、４枚のスチールベルト部材１２が積層されているが、４枚のスチールベルト部材１２に限定されない。例えば、３枚のスチールベルト部材が用いられてもよい。
これらの部材は、インナーライナゴム部材２４を除き、公知の材料の部材が用いられる。

インナーライナゴム部材２４は、第１インナーライナゴム部材２４ａおよび第２インナーライナゴム部材２４ｂを有する。
第１インナーライナゴム部材２４ａおよび第２インナーライナゴム部材２４ｂは、いずれもブチルゴムを主に含む。第１インナーライナゴム部材２４ａは、例えば、臭素化ブチルゴム（日本ブチル社製：Bromobutyl２２５５、Bromobutyl２２４４）、塩素化ブチルゴム（日本ブチル製Chlobuty１０６６）、ブチルゴム（日本ブチル社製：Butyl２６８）等が好適に用いられる。空気透過率を抑えるためにＪＩＳ Ｋ６２２９におけるアセトン抽出量が、第１インナーライナゴム部材２４ａにおいて１０重量％未満に調整されている。一方、第２インナーライナゴム部材２４ｂは、他のゴム部材とインナーライナゴム部材２４の接着性の向上のために設けられ、例えば臭素化ブチルゴム（日本ブチル社製：Bromobutyl２２５５、Bromobutyl２２４４）または塩素化ブチルゴムと天然ゴム（例えば、タイＴＳＲ社製ＳＴＲ２０）との混合組成物等が好適に用いられる。

本実施形態では、第１インナーライナゴム部材２４ａおよび第２インナーライナゴム部材２４ｂの２層がインナーライナゴム部材２４として用いられるが、１層のインナーライナゴム部材が用いられてもよい。この場合、インナーライナゴム部材は、ＪＩＳ Ｋ６２２９におけるアセトン抽出量が１０重量％未満に調整されている。以下、第１インナーライナゴム部材２４ａのアセトン抽出量を代表して説明するが、第２インナーライナゴム部材２４ｂのアセトン抽出量についても、１０重量％未満に調整されている。

第１インナーライナゴム部材２４ａにおけるアセトン抽出量を測定するために切り出される試験片の位置は、特に限定されない。トレッド部分、サイド部分、あるいはビード部分に位置する第１インナーライナゴム部材２４ａの領域から切り出される。
アセトン抽出量は、第１インナーライナゴム部材２４ａから切り出された試験片を一定時間アセトン中に浸したとき、試験片に含まれるオイルがアセトンに溶融する。このオイルを含んだアセトンを留去することにより、オイルを抽出し、オイルの重量を計測する。
このように、アセトンを用いてオイルを抽出するが、第１インナーライナゴム部材２４ａには、比較的多くのオイルが含まれている。これは、主に、第１インナーライナゴム部材２４ａがゴムシート形状に加工されるときの加工性向上のために、オイルを含有させるからである。オイルとして、例えばプロセスオイル（富士興産社製Ｐ−１００）が用いられる。

また、第１インナーライナゴム部材２４ａには、加硫剤として硫黄（細川化学社製粉末硫黄）、およびノクセラーＤＭ（大内新興化学工業社製）等の加硫促進剤、あるいは、ステアリン酸等の加工助剤（例えば、日本油脂社工業用ステアリン酸）も含まれる。しかし、これらの量は加工性を高めるためのオイルに比べて極めて少なく、アセトンにより抽出される成分は、加工性を高めるためのオイルが支配的である。このようなオイルは、上述したように、ブチルゴムの酸素透過率を低下させる。したがって、タイヤ１０のベルトコートゴム等のゴムの酸素劣化を抑制するためには、第１インナーライナゴム部材２４ａのアセトン抽出量は低いことが好ましい。
本実施形態では、ＪＩＳ Ｋ６２２９におけるアセトン抽出量が１０重量％未満に調整されている。この点については、後述する。

タイヤ１０として用いられる第１インナーライナゴム部材２４ａは、例えば、タイヤ１０が未加硫タイヤである時点で上記アセトン抽出量が１０重量％未満になるように脱脂処理が施されてもよいし、タイヤ加硫後のタイヤ１０の作製後、第１インナーライナゴム部材２４ａのオイルを除去するように処理が施されてもよい。

図２は、第１インナーライナゴム部材２４ａのＪＩＳ Ｋ６２２９におけるアセトン抽出量（重量部）とタイヤの空気圧低下率（％／月）の関係の一例を示す図である。この例では、臭素化ブチルのゴム部材を第１インナーライナゴム部材２４ａとして用いて図１に示すようなタイヤ１０（タイヤサイズ１１Ｒ２２．５）を試作して空気圧低下量を調べた結果である。

第１インナーライナゴム部材２４ａに、富士興産製Ｐ−１００のオイルを加工性向上のために含有させ、さらに、加硫剤として硫黄（細川化学社製粉末硫黄）、加硫促進剤としてノクセラーＤＭ（大内新興化学工業社製）等を、また加工助剤としてステアリン酸を含有させた。タイヤを適正なリムに組みつけた後、タイヤ空気圧として７００（ｋＰａ）となるように空気を充填した。空気圧低下量は、雰囲気温度７０℃、大気圧の条件でタイヤ１０を１ヶ月間放置したときの空気圧の低下量を示す。

図２に示すように、アセトン抽出量は、１０重量％未満に調整されることにより、空気圧低下量は６．５％未満となる。空気圧低下量６．５％（％／月）は、タイヤ１０の耐久性の低下が抑制される許容限界である。したがって、アセトン抽出量は、１０重量％未満に調整される。
特に、アセトン抽出量が３重量％以下であることがより好ましい。アセトン抽出量が３％以下になると、空気圧低下率は略５％(％／月)以下となり、しかも、空気の透過が大幅に抑制される。これにより、タイヤ１０の耐久性の低下が大幅に抑制される。
したがって、第１インナーライナゴム部材２４ａのアセトン抽出量が、１０重量％未満に調整されることにより、より好ましくは、３重量％以下に調整されることにより、タイヤ空洞領域に充填された空気が第１インナーライナゴム部材２４を透過してベルトコートゴムやビード部のゴム部材等を酸化劣化させる機会は少なくなり、タイヤ１０の耐久性の低下は抑制され得る。

図３は、上述したタイヤ１０を作製する方法の一例のフローを示すフローチャートである。
まず、臭素化ブチルゴムを用いたインナーライナゴム部材が作製される（ステップＳ１０）。例えば、インナーライナゴム部材は、臭素化ブチルゴムに、補強剤や加硫促進助剤としてカーボンブラック（東海カーボン社製シーストＶ等）や酸化亜鉛（正同化学工業社製酸化亜鉛３種等）を、また加工性向上のためにプロセスオイル（富士興産製Ｐ−１００）等が含有され、更に前記加硫剤や加硫促進剤および加工助剤を含有した臭素化ブチルゴム組成物が混錬された後、ローラにて圧延されて所定の寸法のシート状のインナーライナゴム部材が作製される。なお、加工性の向上とは、ゴムの分散不良、温度によるインナーライナゴム部材の収縮による目標寸法に対するずれ、シート部材の厚さのばらつき等が低減されることをいう。

次に、インナーライナゴム部材中のオイルが除去される（ステップＳ２０）。例えば、加熱処理が行われる。加熱処理では、例えば恒温槽においてインナーライナゴム部材を、例えば７０℃以下の温度範囲で、例えば３分〜２時間（加熱時間）程度放置されることにより、加熱処理が施される。加熱温度および加熱時間は、含まれるオイルの量および希望する脱脂量によって適宜設定される。

加熱処理の代わりに、化学的処理によりオイルの除去が行われてもよい。例えば、図４に示すように、圧延工程のローラから搬送されるシート状のインナーライナゴム部材Ｉが、アルカリ水、アセトン、あるいはヘキサン等の脱脂効果を有する液体４２を備えた脱脂槽４０を通して、液体４２中に浸された後、温風ファン４４で乾燥されて、ロール状に巻き取られて、成形工程に搬送される。なお、脱脂層４０では、脱脂効果を有する液体を加圧することが、インナーライナゴム部材Ｉの脱脂効果をより発揮させる点で好ましい。
インナーライナゴム部材中のオイルが除去されることにより、ＪＩＳ Ｋ６２２９におけるアセトン抽出量が１０重量％未満に調整される。オイルの除去は、脱脂槽４０の通過時間や加圧の程度によって調整され得る。

次に、上記インナーライナゴム部材を用いて未加流タイヤが成形される（ステップＳ３０）。成形は、タイヤ成形装置を用いて行われる。具体的には、インナーライナゴム部材Ｉが第１インナーライナゴム部材２４ａとしてタイヤ成形装置のドラム上に巻きつけられた後、別途用意された第２インナーライナゴム部材２４ｂが第１インナーライナゴム部材２４ａの上層に巻きつけられる。この後、第２インナーライナゴム部材２４ｂが設けられたドラム上にカーカス部材１４、ビード部材１６、ビードフィラーゴム部材２２、サイドゴム部材２０等が順次配されて、未加硫タイヤ本体部が形成される。この後、別途作製されて積層したスチールベルト部材１２と未加流タイヤ本体部とが接合され、最後にトレッドゴム部材１８が貼り付けられて未加硫タイヤが所定の形状に作製される。

最後に、成形された未加硫タイヤが加硫される（ステップＳ４０）。加硫は、加硫装置を用いて、金型でタイヤ形状が確保されながら、タイヤ内周面側から所定の圧力と熱が加えられて加硫される。
こうして、第１インナーライナゴム部材２４ａにおける、アセトン抽出量が１０重量％未満に調整されたタイヤ１０が作製される。

図５は、上述したタイヤ１０を作製する方法の他の例のフローを示すフローチャートである。
まず、臭素化ブチルゴムを用いた第１インナーライナゴム部材が作製される（ステップＳ５０）。例えば、臭素化ブチルゴムに、加工性を向上させるための富士興産製Ｐ−１００等のプロセスオイル、加硫促進剤、あるいは加工助剤等が含有されて臭素化ブチルゴム組成物が混錬された後、ローラにて圧延されて所定の寸法のシート状の第１インナーライナゴム部材が作製される。更に、第１インナーライナゴム部材同様に、臭素化ブチルゴムまたは塩素化ブチルゴムと天然ゴムを用いた第２インナーライナゴム部材が作製される（ステップＳ５０）。なお、加工性の向上とは、ゴムの分散不良、温度によるインナーライナゴム部材の収縮による目標寸法に対するずれ、シート部材の厚さのばらつき等が低減されることをいう。

次に、上記インナーライナゴム部材を用いて未加流タイヤが成形される（ステップＳ６０）。成形は、タイヤ成形装置を用いて行われる。具体的には、インナーライナゴム部材Ｉが第１インナーライナゴム部材２４ａとしてタイヤ成形装置のドラム上に巻きつけられた後、別途用意された第２インナーライナゴム部材２４ｂが第１インナーライナゴム部材２４ａの上層に巻きつけられる。この後、第２インナーライナゴム部材２４ｂが設けられたドラム上にカーカス部材１４、ビード部材１６、ビードフィラーゴム部材２２、サイドゴム部材２０等が順次配され、未加硫タイヤ本体部が形成される。この後、別途作製されて積層したスチールベルト部材１２と未加流タイヤ本体部とが接合され、最後にトレッドゴム部材１８が貼り付けられて未加硫タイヤが所定の形状に作製される。

次に、成形された未加硫タイヤが加硫される（ステップＳ７０）。加硫は、加硫装置を用いて、金型でタイヤ形状が確保されながら、タイヤ内周面側から所定の圧力と熱が加えられて加硫される。

加硫後、第１インナーライナゴム部材２４ａのオイルが除去される（ステップＳ８０）。具体的には、ステップＳ７０で作製された加硫済みタイヤを適正なリムに組み、タイヤ空洞領域に不活性ガスを充填して加硫済みタイヤをタイヤ空洞領域の側から２００ｋＰａ〜１５００ｋＰａの範囲で加圧する。加硫済みタイヤを加圧するとき、７０℃以下の範囲雰囲気で加熱処理を行うことが好ましい。オイル除去の処理は、３分〜２時間行われる。この処理時間および加熱温度は、第１インナーライナゴム部材２４ａに含まれるオイルの量および希望する脱脂量によって適宜設定される。
不活性ガスは、例えば、窒素ガスが用いられる。アルゴンガス等の長周期表第１８族のガスが用いられてもよい。
加硫後のタイヤは、適正なリムに組まれて、タイヤ空洞領域に充填された不活性ガスが、タイヤ空洞領域の内周面側から２００ｋＰａ〜１５００ｋＰａの範囲で加圧することにより、第１インナーライナゴム部材２４ａに含まれるオイルが、トレッド部等のタイヤ外周面に染み出して、第１インナーライナゴム部材２４ａに含まれるオイルが除去される。特に、加熱処理をすることで、より効果的にオイルが除去され得る。なお、本実施形態では、第１インナーライナゴム部材２４ａを代表して説明したが、第２インナーライナゴム部材２４ｂについても、同様のオイルの除去をすることができる。

このように、本実施形態では、第１インナーライナゴム部材２４ａのオイルの除去は、未加流タイヤの成形前のゴム部材の状態で行うことができる他、加硫後のタイヤ１０の状態で行うこともできる。
したがって、インナーライナゴム部材の加工性を確保しつつ、タイヤ１０における空気透過性を低く抑えることができ、ゴムの酸化劣化に起因するタイヤ１０の耐久性の低下を抑制することができる。

以上、本発明の空気入りタイヤの製造方法および空気入りタイヤについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１０ 空気入りタイヤ
１２ スチールベルト部材
１４ カーカス部材
１６ ビード部材
１８ トレッドゴム部材
２０ サイドゴム部材
２２ ビードフィラーゴム部材
２４ インナーライナゴム部材
２６ リムクッションゴム部材
２８ ビード補強材
３０ ベルトエッジ補強材
３２ ベルトエッジゴム部材
４０ 脱脂槽
４２ 液体
４４ 温風ファン

Claims (8)

1. 空気入りタイヤを製造する方法であって、
   ブチルゴムを用いてインナーライナゴム部材を作製する第１工程と、
   前記インナーライナゴム部材を用いて、未加硫タイヤを作製する第２工程と、
   前記未加硫タイヤを加硫する第３工程と、
   前記第３工程後の加硫済みタイヤのインナーライナゴム部材に含まれるオイルを除去する第４工程を有する、ことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
2. 前記第４工程は、前記加硫済みタイヤの空洞領域に不活性ガスを充填して前記加硫済みタイヤをタイヤ空洞領域の側から２００ｋＰａ〜１５００ｋＰａの範囲で加圧する工程を含む、請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法。
3. 前記加硫済みタイヤを加圧するとき、７０℃以下の範囲雰囲気で加熱処理を行う、請求項２に記載の空気入りタイヤの製造方法。
4. 空気入りタイヤを製造する方法であって、
   ブチルゴムを用いてインナーライナゴム部材を作製する工程と、
   前記インナーライナゴム部材に含まれるオイルを除去し、ＪＩＳ Ｋ６２２９におけるアセトン抽出量を、前記インナーライナゴム部材において１０重量％未満に調整する工程と、
   前記オイルを除去したインナーライナゴム部材を用いて、未加硫タイヤを作製する工程と、
   前記未加硫タイヤを加硫する工程と、
   を有することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
5. 前記インナーライナゴムに含まれるオイルを除去する工程は、７０℃以下の範囲内で加熱処理を行う工程を含む、請求項４に記載の空気入りタイヤの製造方法。
6. 前記インナーライナゴムに含まれるオイルを除去する工程は、脱脂作用を持つ液体に前記インナーライナゴムを浸す工程を含む、請求項４に記載の空気入りタイヤの製造方法。
7. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤの製造方法を用いて製造された空気入りタイヤであって、前記インナーライナゴム部材からオイルが除去されることにより、前記加硫済みタイヤの前記インナーライナゴム部材の、ＪＩＳ Ｋ６２２９におけるアセトン抽出量が、前記インナーライナゴム部材において１０重量％未満に調整されたことを特徴とする空気入りタイヤ。
8. 請求項４〜６のいずれか１項に記載の空気入りタイヤの製造方法を用いて製造された空気入りタイヤ。